Тема 3. Стали для оборудования нефтегазового комплекса
2. 1. Стали для оборудования НГК Углеродистые и низколегированные (конструкционные) Хромистые Хромоникелевые высоколегированные Область применения: - сборные трубопроводы нефтяные и газовых промыслов; - магистральные трубопроводы для газа, нефти и нефтепродуктов - резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов -нефтезаводское оборудование - (аппараты и трубопроводы), -работающие при невысоких -температурах в низкоагрессив-ных средах -лопатки паровых турбин и компрессоров; -элементы печей, работающие при высоких темпе. Ратурах; - плакирующий слой аппаратов и несварные внутренние элементы аппаратов, работающие в условиях высокотемпературной коррозии Аппарты и трубопроводы НПЗ, работающие в высокоагрессивных средах
2. 2. Углеродистые и низколегированные стали. 2. 2. 1. Влияние химического состава углеродистых и низколегированных сталей на их коррозионную стойкость. Влияние элементов на склонность к коррозионному растрескиванию
n Углерод n - с повышением степени пересыщения твердого раствора увеличивается уровень неравновесности стали → повышается ее склонность к общей коррозии и КР; - с повышением содержания углерода в стали повышается ее гетерогенность → повышается ее склонность к коррозии; - влияет форма цементита: благоприятна мелкодисперсная, глобулярная. n n n Кремний n n - упрочняет феррит, снижая сопротивление хрупкому разрушению; - образует оксиды, которые располагаясь в виде пленок по границам зерен, ослабляют эти границы →снижает сопротивление как хрупкому, так и вязкому разрушению. n Сера n - образует включения вытянутой формы → снижает способность к пластической деформации - способствует наводороживанию – повышает склонность к СКР n
n Фосфор n ослабляет границы зерен, образуя легкоплавкие комплексные соединения → снижает прочность; n вызывает неравномерное распределение в ней карбидов, способствует развитию ликвации (неоднородности металла по химическому составу). n Марганец n - образует сульфидные включения вытянутой формы → снижает способность к пластической деформации n Алюминий n -способствует формированию мелкозернистой структуры n - снижает растворимость углерода в феррите и позволяет получить структуру стали с равномерно распределенными карбидами→ способствует повышению пластичности стали, сопротивлению хрупкому разрушению и повышению стойкости к КР.
n Никель n n - снижает критическую скорость закалки стали, способствуя образованию неравновесных структур → снижает способность к пластической деформации - растворяясь в феррите, несколько увеличивает параметры решетки, что способствует некоторому повышению растворимости водорода в металле → повышает сопротивление КР. n Mo, Ti, V, Nb, Cr n - способствуют положительно сказываются на сопротивлении стали КР, вероятно, за счет повышению степени равновесности феррита, а также измельчениюи повышению равномерности распределения карбидной фазы → повышает сопротивление КР. n Кальций, РЗЭ. n - способствуют глобулизации сульфидных включений → повышает сопротивление хрупкому разрушению (КР)
2. 2. 2. Технология изготовления оборудования и состояние металла. Стадии технологического процесса Операции, связанные с соединением элементов аппаратов с деформацией металла Сварка Изготовление прокатной продукции Прессовые операции Гибочные операции
Влияние способа деформации на состояние стали n Микроструктура стали после холодной деформации и нагрева
Состояние металла в сварном соединении Исходный металл Зона тер- Зона шва Зона тер- Исходный металл мического влияния Зона сплавления Зона перегрева Зона нормализации Зона рекристаллизации Зона неполной перекристаллизации Радикальным способом повышения коррозионной стойкости сварных соединений является послесварочная термическая обработка: высокий отпуск
2. 2. 3. Маркировка углеродистых сталей Конструкционные стали Обыкновенного качества ВСт3 кп ВСт3 пс ВСт3 сп ВСт3 Гпс ВСт4 сп Качественные 10 20 16 К 18 К 20 К Конструкционные низколегированные 09 Г 2 С 10 Г 2 С 1 15 Г 2 СФ 17 Г 1 С 20 ЮЧ 16 ГС 16 ГМЮЧ
Обозначения легирующих элементов в маркировке легированных сталей. Обозначение Легирующий элемент А Б В Г Д К М Н П Азот Ниобий Вольфрам Марганец Медь Кобальт Молибден Никель Фосфор Р С Т Х Ц Ч Ю Бор Кремний Титан Хром Цирконий Редкозмельные элементы Алюминий Цифры после букв указывают примерное содержание легирующих элементов в целых числах. Отсутствие цифры означает, что содержание элемента – до 1, 5%.
2. 3. Хромистые стали в НГК Хромистые стали Конструкционные и теплостойкие Коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные Содержание хрома - от 1 до 5% Содержание хрома - от 9 до 27%
Структурная диаграмма сплавов системы Fe-Cr-Ni Группы хромистых сталей: 1) 5 -9% хрома (содержание углерода 0, 12 -0, 15%) 15 Х 5 М, 12 Х 8 ВФ, Х 8, Х 9 М 2) 12 -14% хрома (содержание углерода ≥ 0, 2%) 20 Х 13, 30 Х 13, 40 Х 13 3) 12 -14% хрома (содержание углерода ≤ 0, 15%) 08 Х 13, 10 Х 14, 12 Х 13 4) более 17% хрома 08 Х 17, 15 Х 25 Т, 15 Х 28
Область применения хромистых сталей n 12 ХМ, 12 МХ, 12 Х 1 МФ, 10 Х 2 ГНМ обладают повышенной теплостойкостью, используются в неагрессивных средах при повышенных температурах n 15 Х 5 М, 12 Х 8 ВФ, Х 8, Х 9 М обладают повышенной теплостойкостью и повышенной жаростойкостью, используются в малоагрессивных средах при повышенных температурах n 08 Х 13 обладает высокой жаростойкостью, используются в средах, вызывающих химическую коррозию n 20 Х 13, 08 Х 17 Т, 15 Х 25 Т, 15 Х 28 обладают высокой жаропрочностью и жаростойкостью.
2. 4. Хромоникелевые высоколегированные стали n Основная композиция 18% храма и 10%никеля. Наиболее распространенные хромоникелевые стали: 12 Х 18 Н 10 Т (08 Х 18 Н 10 Т), 10 Х 17 Н 13 М 2 Т и 10 Х 17 Н 13 М 3 Т, 06 ХН 28 МДТ, 02 Х 18 Н 11, (03 Х 18 Н 11) n Хром, молибден, титан, ниобий, кремний n стабилизируют α-фазу (ферритообразующие элементы). n Никель, углерод, марганец, азот стабилизируют γфазу (аустенитообразующие элементы).
Диаграмма Шеффлера
n n n n Молибден - повышает защитные свойства оксидных пленок →повышает коррозионную стойкость; - расширяет температурный интервал существования σфазы →увеличивает опасность хрупкого разрушения. Кремний - как ферритообразующий элемент снижает вязкость стали; - повышает защитные свойства оксидных пленок, как при низких, так и при высоких температурах → повышает коррозионную стойкость. Марганец и азот - способствует стабилизации аустенита → позволяет сэкономить никель
Способы экономии никеля n Применение марганцовистых сталей 08 Х 18 Г 8 Н 2 Т, 07 Х 13 АГ 20 и др. n Применение феррито-аустенитных сталей 08 Х 22 Р 6 Т, 08 Х 21 Н 6 М 2 Т n Применение биметаллов.
Скачать презентацию Тема 3 Стали для оборудования нефтегазового комплекса
3 Стали НГК.ppt